2015 Fiscal Year Annual Research Report
量子状態制御が描く分子間相互作用ランドスケープの全貌
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15H03766
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大島 康裕 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (60213708)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水瀬 賢太 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (70613157)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子分光 / 分子間相互作用 / 量子状態制御 / フェムト秒化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、分子間相互作用解明の典型的なモデルとして気相分子クラスターを対象として取り上げ、先端的光源技術を利用した量子状態制御という独自の方法論によって、分子間相互作用に関するエネルギーランドスケープの全貌を描くことを目的とする。
研究初年度である平成27年度は、まず、極短パルス光励起による量子状態のコヒーレント制御の手法を利用した、気相分子クラスターの構造と分子間振動ダイナミックスの研究に着手した。当研究グループでは、分子回転量子波束の時空間発展を高分解能で追跡する新規イオンイメージング装置を独自に開発し、N2分子の回転波束における量子論的波動性の明瞭な観測を実現してきた。当イメージング装置を用いて、N2分子の２量体に由来するイオンイメージの時間的挙動を検討したところ、空間配向分布がわずかながら時間変化を示し、特徴的なスパイク状の信号が数10ピコ秒の周期で繰り返し表れることを見出した。このような時間領域の振る舞いは、クラスター全体の回転運動がコヒーレント励起されて回転量子波束が形成されることによる「回転コヒーレンス信号」として解釈しうる。このコヒーレンス信号の周期から、N2分子２量体中におけるN2分子間の距離を決定することができた。さらに、ピコ秒程度の時間スケールでの配向分布変化も観測されており、N2分子２量体中でN2分子の相対配置が変化する分子間振動に由来するものと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
大気の主成分を構成成分とするN2分子２量体は、大気の熱バランスにおいても大きな影響を与えると考えられている重要なクラスターであるが、実験的情報はほとんどないのが現状であった。本研究は、紫外～電波領域にかけてほとんど吸収を示さないために分光学的手法で研究を進める上で極めて困難な対象であった当クラスターについて、初めて詳細な実験的研究を進める道を拓くものであり、そのインパクトは大きいと期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、N2分子２量体の構造と分子間振動ダイナミックスの詳細を明らかにすることに全力を注ぐ。適切に遅延をつけた複数の極短パルスによって回転や分子間振動をコヒーレントに励起する実験を行って、クラスター構造の確定と分子間振動準位の特定を進める。並行して、国内外の理論研究者と協力し、高精度の量子化学計算および分子動力学計算との比較を行い、分子間相互作用ポテンシャルの全体像に迫る。
引き続いて、ベンゼン２量体などのより複雑なクラスター系への展開を図る。
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Research Products
(20 results)
